(57)【要約】【課題】  他の動力源が動作しない場合でも駆動輪に動力を伝達して車両を走行させることのできる電動車両の車両動力伝達機構を提供する。【解決手段】  複数の動力源である第１の動力源１及び第２の動力源２と、これら複数の動力源１，２から、複数の入力軸Ｉ１、Ｉ２へそれぞれ駆動力が入力される遊星歯車機構（動力分配機構）１５とを備える。遊星歯車機構１５は複数の出力軸Ｏ１、Ｏ２へ出力可能とし、複数の出力軸Ｏ１、Ｏ２のうち少なくとも一つは駆動輪９に接続され、他の出力軸のうち一つは補機８に接続される。複数の動力源１，２は遊星歯車機構１５を介して、駆動輪９、補機８へ動力伝達可能とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の動力源と、
駆動輪と、
前記複数の動力源からそれぞれ動力が入力される複数の入力軸を有する動力分配機構と、を備える電動車両の車両動力伝達機構であって、
前記動力分配機構は複数の出力軸へ出力可能とし、
前記複数の出力軸のうち少なくとも一つは前記駆動輪へ接続され、
前記複数の入力軸の入力は前記動力分配機構を介して、前記駆動輪へ出力として伝達可能とすることを特徴とする電動車両の車両動力伝達機構。
【請求項２】
請求項１記載の電動車両の車両動力伝達機構において、
前記複数の入力軸は二つの入力軸であり、前記複数の出力軸は二つの出力軸であって、
前記二つの出力軸のうち一つは車両補機を駆動することを特徴とする電動車両の車両動力伝達機構。
【請求項３】
請求項１記載の電動車両の車両動力伝達機構において、
前記複数の入力軸は三つの入力軸であり、前記複数の出力軸は二つの出力軸であって、
前記二つの出力軸のうち一つは車両補機を駆動することを特徴とする電動車両の車両動力伝達機構。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の電動車両の車両動力伝達機構において、
前記車両補機の駆動をロックする機構を有することを特徴とする電動車両の車両動力伝達機構。
【請求項５】
請求項２記載の電動車両の車両動力伝達機構において、
前記動力分配機構の二つの入力軸と二つの出力軸とを合わせた四軸のうち、いずれか二軸以上を連結して、同じ回転数で回転させる機構を有することを特徴とする電動車両の車両動力伝達機構。
【請求項６】
請求項２記載の電動車両の車両動力伝達機構において、
前記動力分配機構に１つ以上の固定専用の回転部位を有することを特徴とする電動車両の車両動力伝達機構。
【請求項７】
請求項６記載の電動車両の車両動力伝達機構において、
前記車両補機は燃料電池へ空気を供給するコンプレッサであり、
該コンプレッサが燃料電池に必要な空気を供給できないときに燃料電池に代わって前記動力源へ電力を供給する蓄電装置と、
前記動力分配機構の前記コンプレッサに接続される出力軸を断続するクラッチと、
を有することを特徴とする電動車両の車両動力伝達機構。
【請求項８】
請求項６記載の電動車両の車両動力伝達機構において、
前記車両補機は燃料電池へ空気を供給するコンプレッサであり、
該コンプレッサが燃料電池に必要な空気を供給できないときに燃料電池に代わって前記動力源へ電力を供給する蓄電装置と、
該コンプレッサの下流の空気配管に空気を取り込むことができるバルブと、
を有することを特徴とする電動車両の車両動力伝達機構。
【請求項９】
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の電動車両の車両動力伝達機構において、
前記複数の動力源は、互いに形状及び定格出力が等しいモータであることを特徴とする電動車両の車両動力伝達機構。
【請求項１０】
請求項９記載の電動車両の車両動力伝達機構において、
前記駆動輪の駆動負荷が低負荷時に、前記複数の動力源のうち、一つの動力源であるモータのみを運転して、前記動力分配機構を経由して前記駆動輪の駆動と前記車両補機の駆動とを行い、
運転するモータの運転領域が、複数のモータ運転時よりも、効率が高い運転領域であることを特徴とする電動車両の車両動力伝達機構。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の電動車両の車両動力伝達機構において、
前記複数の動力源のうち少なくとも２つの動力源を同軸配置としたことを特徴とする電動車両の車両動力伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両の車両動力伝達機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、燃料電池自動車においては、燃料電池に燃料ガスや酸化剤ガスなどを供給するための各種補機が設けられており、それら補機を駆動するための補機駆動装置を有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の補機駆動装置では、車両駆動用動力源と補機系を駆動する補機駆動源および遊星歯車機構(動力分配機構)を組み合わせ、車両駆動用動力源の動力の一部を動力分配機構のキャリアに供給し、補機系の駆動力に加えることで、補機駆動源のトルクアシストを行うように構成している。
【特許文献１】特開２００２−２４７７０１号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の補機駆動装置では、補機は車両駆動用動力源と補機動力源のどちらからでも駆動できるが、車両の駆動は車両駆動用動力源のみで行っているため、車両駆動用動力源がロック状態になった場合、駆動力が駆動輪に伝達できなくなってしまい、車両走行不能になるという問題点があった。一方、車両駆動用動力源がフリー状態になった場合は、補機駆動源のトルクの一部が遊星歯車を介して駆動輪に伝達できるが、十分な駆動力を得られないという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、複数の動力源と、駆動輪と、前記複数の動力源からそれぞれ動力が入力される複数の入力軸を有する動力分配機構と、を備える電動車両の車両動力伝達機構であって、前記動力分配機構は複数の出力軸へ出力可能とし、前記複数の出力軸のうち少なくとも一つは前記駆動輪へ接続され、前記複数の入力軸の入力は前記動力分配機構を介して、前記駆動輪へ出力として伝達可能とすることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の電動車両の車両動力伝達機構によれば、複数の動力源を使用し、動力分配機構を介して、複数の出力軸へ出力を取り出すことができる。したがって、複数ある動力源のうち一つの動力源が動作しない場合でも、動力分配機構によって複数の出力軸のうち少なくとも一つの出力軸は駆動輪へ接続されることから車両を走行させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施例は、本発明に係る電動車両の車両動力伝達機構を、燃料電池自動車に適用した例である。また、以下の実施例では、動力分配機構を遊星歯車機構とした例とし、また、本発明において必要な構成のみを図示し、遊星歯車のケース、軸受等の詳細は省略するものとする。
【実施例１】
【０００８】
図１は実施例１の燃料電池自動車の要部を示す構成図である。本実施例の燃料電池自動車は、図示しない燃料電池が車両に搭載され、その燃料電池から走行に必要な電力が第１の制御器３、第２の制御器４を介して、それぞれ第１の動力源１、第２の動力源２に供給される。
【０００９】
一方、燃料電池は、燃料となる水素や酸化剤となる酸素(空気)といった反応ガスの供給によって発電するものであり、燃料電池に反応ガスを供給するための補機や燃料電池の温度を適温に維持するための補機等をそなえており、これらを補機８で代表させている。
【００１０】
具体的に補機８には、例えば、燃料電池に空気を供給するコンプレッサ、燃料電池から排出された未反応燃料ガスを再循環させる燃料ポンプ、燃料電池に冷却液を循環させる冷却液ポンプ等が含まれる。
【００１１】
また、燃料電池自動車には、燃料電池と並列に接続する図示しないバッテリがあり、走行状態に応じて燃料電池の発電電力でバッテリに充電を行う。バッテリに充電された電力は必要に応じて第１の制御器３、第２の制御器４を介して、第１の動力源１、第２の動力源２に供給される。なお、第１の動力源１及び第２の動力源２は、例えば永久磁石式同期モータである。
【００１２】
車両制御器５は、第１の制御器３および第２の制御器４が検出及び記憶している動力源１、２の状態情報に基づいて、第１の制御器３および第２の制御器４に制御指令を送信する。かかる車両制御器５は、例えば、モータの監視機能を持つモータコントローラからなる。
【００１３】
第１の制御器３、第２の制御器４は、車両制御器５から制御指令を受けた制御指令に基づいて、例えば、それぞれ供給された直流電力を各モータの回転数に応じた３相交流電流に変換するインバータを備え、交流３相電流を第１の動力源１，第２の動力源２へ出力する。
【００１４】
車両制御器５は、モータ温度、漏電検知、制御検知、制御指令との誤差等を監視する。本発明では、車両制御器５は、特にモータの異常検出情報を参照しており、モータロック若しくは制御不能の履歴が無いかを参照している。モータロック状態の判断は、指令値と実際値が著しく異なり、且つ回転検出が一切ない場合とし、制御不能の判断は、指令値と実際値が著しく異なる場合（例えば回転数で判断）とする。
【００１５】
車両制御器５から第１の制御器３および第２の制御器４に送信される制御指令は、トルク指令若しくは回転速度指令を各々の動力源１、２に送信するための駆動指令である。
【００１６】
車両制御器５は、主にアクセルペダルの踏み込み情報（車両の要求駆動力）と車速とから、車両の要求駆動力及び要求出力を求める。そして、当該車両の要求出力から補機の駆動電力、エネルギーマネージメント（バッテリーの充電要求の有無など）、暖気等の情報（燃料電池の発電情報）とから燃料電池をどの程度の出力で運転させるかを判断する。車両の要求出力と燃料電池の発電指令に関しては車両制御器５に内蔵されている。
【００１７】
そして、主にこの二つの情報から負荷（車軸とコンプレッサー（補機８）にどの程度のトルク若しくは回転を与えれば良いか）を判断する。両者のモータが独立した通常の場合では、各々のモータに分けて制御指令を発すれば良いが、本発明では動力分配機構を介しているので、動力分配機構を通過後の動力が指令値の通りになるように修正する。ここでは単に、最適燃費となるような制御マップを用意しておき、車軸駆動（Ａ）、コンプレッサー駆動（Ｂ）という指令値があった場合、第１の動力源１を（Ｃ）、第２の動力源２を（Ｄ）で駆動するという指令値に作り直す。
【００１８】
燃料電池で発電された電力は、車両制御器５からの出力指令に基づき、第１の制御器３及び第２の制御器４がそれぞれ備えるインバータで交流に変換され、電流値を調整されて第１の動力源１及び第２の第２の動力源２に供給される。第１の制御器３は、第１の動力源１を制御し、第２の制御器４は、第２の動力源２をそれぞれ制御する。
【００１９】
本実施例の燃料電池自動車では、第１の動力源１と第２の動力源２と駆動輪９と補機８とが遊星歯車機構（動力分配機構）１５を介して機械的に結合され、駆動輪９を作動させるための動力を第１の動力源１と第２の動力源２との双方から出力可能とし、第１の動力源１と第２の動力源２が発生した駆動力は図示しないディファレンシャルギアを介して駆動輪９に伝達される。
【００２０】
遊星歯車機構１５は、第１の動力源１から動力が入力される入力軸Ｉ１と、第２の動力源２から動力が入力される入力軸Ｉ２と、入力軸Ｉ１に固着されたサンギヤＳ１、入力軸Ｉ２に固着されたサンギヤＳ２、サンギアＳ１の周囲を公転しながら自転するプラネタリピニオンＰ１及びＰ３、サンギアＳ２及びプラネタリピニオンＰ１に噛み合ってサンギアＳ２の周囲を公転しながら自転するプラネタリピニオンＰ２及びＰ４、プラネタリピニオンＰ２及びＰ４に噛み合うリングギヤＲ１、プラネタリピニオンＰ１乃至Ｐ４のそれぞれを軸支するキャリアＣ１、キャリアＣ１から出力を取り出す出力軸Ｏ１、リングギアＲ１から出力を取り出す出力軸Ｏ２を備えている。
【００２１】
また、この燃料電池自動車において第１の動力源１が発生する出力は、入力軸Ｉ１を介してサンギヤＳ１へ入力される。また、第２の動力源２が発生する出力は、ギヤ６及び入力軸Ｉ２を介してサンギヤＳ２へ入力される。
【００２２】
プラネタリピニオンＰ２およびプラネタリピニオンＰ４は、サンギヤＳ２とプラネタリピニオンＰ１およびプラネタリピニオンＰ３を介したサンギヤＳ１の回転、各ギヤのギヤ比によって自転とリングギヤＲ１内を回転する公転の回転数が決まる。同時に、リングギヤＲ１の回転数もこれらのプラネタリピニオンの回転数によって決まる。
【００２３】
ここで、プラネタリピニオンＰ１、プラネタリピニオンＰ２、プラネタリピニオンＰ３およびプラネタリピニオンＰ４は、キャリアＣ１、出力軸Ｏ１を介して最終的に駆動輪９に接続されており、リングギヤＲ１は出力軸Ｏ２、ギヤ７を介して最終的に補機８と接続されているため、結果的に入力軸Ｉ１と入力軸Ｉ２との回転を制御することで駆動輪９と補機８の回転が所望の回転数に制御できる。
【００２４】
また、入力軸Ｉ１と入力軸Ｉ２は、同軸状に構成されており、同様に出力軸Ｏ１と出力軸Ｏ２も同軸状に構成されている。また、プラネタリピニオンＰ２とプラネタリピニオンＰ４は等しいギヤをサンギヤＳ２とリングギヤＲ１の間に２つ入れる意味であり、プラネタリピニオンＰ１とプラネタリピニオンＰ３もサンギヤＳ１とプラネタリピニオンＰ２、Ｐ４との間に等しいギヤを２つ入れる意味である。
【００２５】
この場合、図２に模式的に示すように第１の制御器３および第２の制御器４によって第１の動力源１、第２の動力源２を適切な回転数に制御することで、補機８と駆動輪９を所望の回転数に制御できる。直線は各機器の回転数の組み合わせを示す線であるが、第１の動力源１、第２の動力源２の回転数に対する補機８と駆動輪９の回転数は、各ギヤのギヤ比によって決定される。
【００２６】
図２〜図４は実施例１における各運転状態での動作状況を模式的に示す動作状態図、図５〜図１０は実施例１の制御フローチャートである。
【００２７】
車両起動制御処理は、ステップＳＴ１の車両起動開始でスタートし、ステップＳＴ２の処理で、第１の制御器３が記録している前回キーオフ時（燃料電池システムの停止時）に第１の動力源１がロック状態になっていなかったかを車両制御器５が判別する。同様に、ステップＳＴ３の処理では、第２の制御器４が記録している前回キーオフ時に第２の動力源２がロック状態になっていなかったかを車両制御器５が判別する。
【００２８】
前記ロック状態とは、主にモータ内部の部品の脱落、樹脂の剥がれ等の物理的な欠陥によりモータが一切の回転ができない状態を言う。
【００２９】
そして、車両制御器５は、第１の動力源１及び第２の動力源２の両方の動力源がロック状態になっていないことを確認して、次のステップＳＴ４の処理で走行許可ランプを点灯させた後、ステップＳＴ５の処理で車両の起動処理を完了する。なお、この起動処理を完了したら次のステップＳＴ６に進み、燃料電池自動車の車両運転を開始する処理を行う。
【００３０】
車両起動時において、前回キーオフ時のどちらか一方に、ロック状態になっていた動力源があれば、図６及び図７に示すように当該動力源１、２がロック状態にあることを示すランプが点灯した後に、走行を許可する。また、車両運転時にも第１の動力源１と第２の動力源２の状態を把握し、いずれかがロック状態になった場合は動作する動力源のみの運転に切り替えられる。この時、運転時にロック状態になっている動力源の回転数は０（ゼロ）に固定されるため、他方の制御可能な動力源の回転数を調整することで車両走行は可能となる。
【００３１】
車両起動時において、前回キーオフ時に両方の動力源がロック状態になっていた場合もしくは運転中に両方の動力源がロック状態になった場合は、図９及び図１０に示すように走行不可ランプを点灯させ、運転者に走行できないことを知らせる。どの状態においても図示しない車両のキーをオフすることで、第１の動力源１の状態を第１の制御器３に、第２の動力源２の状態を第２の制御器４に記録して車両運転を終了する。
【００３２】
第１の動力源１がロック状態になっている場合の動作状態を図３に、第２の動力源２がロック状態になっている場合の動作状態を図４にそれぞれ示す。
【００３３】
前記処理を詳細に説明すると、ステップＳＴ２の処理で停止時に第１の動力源１がロックしていた記録が第１の制御器３にある場合は、図６のフローチャートのステップＳＴ７の処理に進み、ここで第１の動力源１がロック状態であることを示すランプを点灯させる。そして、次のステップＳＴ８の処理では、停止時に第２の動力源２がロックしていた記録が第２の制御器４にない場合は、ステップＳＴ９の処理で走行を許可するランプを点灯させた後、ステップＳＴ１０の処理で車両の起動処理を完了し、第２の動力源２のみで運転するステップＳＴ１１の処理へ進める。
【００３４】
ステップＳＴ８の処理で、停止時に第２の動力源２がロックしていた記録が第２の制御器４にある場合は、ステップＳＴ１２の処理で走行を不可とするランプを点灯させる。そして、次のステップＳＴ１３の処理でキーオフされたか否かの判断をし、キーオフされた場合はステップＳＴ１４の処理に進み、第１の動力源１及び第２の動力源２の状態を記録してこの車両起動制御処理を終了する。キーオフされていない場合は、このステップＳＴ１３の処理を繰り返す。
【００３５】
また、ステップＳＴ３の処理で停止時に第２の動力源２がロックしていた記録が第２の制御器４にある場合は、図７のフローチャートのステップＳＴ１５の処理に進み、第２の動力源２がロック状態にあることを示すランプを点灯させる。そして、次のステップＳＴ１６の処理で走行許可ランプを点灯させた後、ステップＳＴ１７の処理で車両の起動処理を完了し、第１の動力源１のみで運転するステップＳＴ１８の処理に進める。
【００３６】
図８は運転中のフローチャートを示し、図９は第２の動力源のみでの運転をする場合のフローチャートを示し、図１０は第１の動力源のみでの運転をする場合のフローチャートを示す。
【００３７】
前記ステップＳＴ６の車両の運転を開始する処理では、図８に示すように、次のステップＳＴ１９で第１の動力源１がロックしていないか否か車両制御器５が判断する。ロックしていない場合は、次のステップＳＴ２０に進み、ロックしている場合は、ステップＳＴ１１の第２の動力源２のみの運転処理に進む。
【００３８】
ステップＳＴ２０の処理では、第２の動力源２がロックしていないか否かを車両制御器５が判断し、ロックしていなければ次のステップＳＴ２１の処理を進め、ロックしていればステップＳＴ１８の第１の動力源１のみの運転処理に進める。ステップＳＴ２１の処理では、キーオフされていないかを車両制御器５が判断し、キーオフされていない場合は、次のステップＳＴ２３で運転者のアクセル開度信号に基づき、第１の動力源１と第２の動力源２を独立して制御し車両運行（通常運転）を行う。キーオフされている場合は、ステップＳＴ２２の第１の動力源１及び第２の動力源２の状態を記録して終了する。
【００３９】
前記ステップＳＴ１１の第２の動力源２のみの運転処理では、図９に示すように、ステップＳＴ２４の処理で第１の動力源１がロック状態にあることを示すランプを点灯させる。そして、次のステップＳＴ２５の処理で、第２の動力源２がロックしていないかを車両制御器５が判断する。ロックしていない場合は、次のステップＳＴ２９の処理に進め、ロックしている場合は、ステップＳＴ２６で走行不可ランプを点灯させる。走行不可ランプ点灯後、次のステップＳＴ２７の処理でキーオフされたか否かを車両制御器５が判断し、キーオフされた場合はステップＳＴ２８の処理に進んで第１の動力源１及び第２の動力源２の状態を記録して処理を終了し、キーオフされていない場合はステップＳＴ２７の処理を繰り返す。
【００４０】
また、ステップＳＴ２９の処理では、キーオフされていないかを車両制御器５が判断し、キーオフされていない場合は、次のステップＳＴ３０で、駆動力不足又は低速度を警告する警告ランプを点灯して駆動力不足を警告しながら運転者のアクセル開度信号に基づき、第２の動力源２のみを制御して車両を運行させる。キーオフされている場合は、先のステップＳＴ２８の処理に進める。
【００４１】
前記ステップＳＴ１８の第１の動力源１のみの運転処理では、図１０に示すように、ステップＳＴ３１の処理で第２の動力源２がロック状態にあることを示すランプを点灯させる。そして、次のステップＳＴ３２の処理で、第１の動力源１がロックしていないかを車両制御器５が判断する。ロックしていない場合は、次のステップＳＴ３６の処理に進め、ロックしている場合は、ステップＳＴ３３で走行不可ランプを点灯させる。走行不可ランプ点灯後、次のステップＳＴ３４の処理でキーオフされたか否かを車両制御器５が判断し、キーオフされた場合はステップＳＴ３５の処理に進んで第１の動力源１及び第２の動力源２の状態を記録して処理を終了し、キーオフされていない場合はステップＳＴ３４の処理を繰り返す。
【００４２】
また、ステップＳＴ３６の処理では、キーオフされていないかを車両制御器５が判断し、キーオフされていない場合は、次のステップＳＴ３７で、駆動力不足又は低速度を警告する警告ランプを点灯して駆動力不足を警告しながら運転者のアクセル開度信号に基づき、第１の動力源１のみを制御して車両を運行させる。キーオフされている場合は、先のステップＳＴ３５の処理に進める。
【実施例２】
【００４３】
図１１は実施例２の燃料電池自動車の要部を示す構成図である。この実施例２の燃料電池自動車では、図１に示した実施例１の構成に加えて、出力軸Ｏ２に回転を係止するロック機構１０を設けている。その他の構成は、実施例１と同一であり、同一の構成部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４４】
第１の動力源１若しくは第２の動力源２が、無負荷で自由に回転するフリー状態となった場合は、フリー状態となっている動力源を所望の回転数に維持できないため、結果駆動輪９および補機８を所望の回転数に制御することが困難となる。特に車両発進時には、駆動輪９は走行抵抗があり、それ以上の駆動力が発生できないと回転しないため、動作する動力源の回転を上げても駆動輪９の回転数が０（ゼロ）に固定されたまま、補機８しか回転しなくなる。
【００４５】
なお、ここで定義するフリー状態は、前述した制御不能状態であり、つまり指令値通りに動けないので指令を止めて一切のトルクを掛けていない状態をいう。結果、外部からの回転力に応じて回転してしまう状態を、フリー状態と定義する。
【００４６】
このとき、例えば出力軸Ｏ２をロック機構１０によってロックすれば、図１８のように出力軸Ｏ２の部分の回転を０（ゼロ）に固定することが可能となるため、第１の動力源１若しくは第２の動力源２の正常動作している方を、駆動輪９が所望の回転数になるように制御することで車両走行は可能となる。この時フリー状態になっている動力源は目標とする駆動輪９の回転数と各ギヤの比率、正常に動作している動力源の回転数にしたがって決まる回転数で回転される形となる。実施例２においては、出力軸Ｏ２を固定することで補機８の駆動ができないので、燃料電池からの発電電力の供給は期待できないので主にバッテリからの電力供給により第１の動力源１若しくは第２の動力源２を駆動することになる。
【００４７】
なお、実施例２の変形例として、図１１に示したロック機構１０を、図１９に示す遊星歯車機構（動力分配機構）１５のハウジング１２とリングギアＲ１を固定するクラッチ１３とにより構成することもできる。この構成により、クラッチ１３を接続してリングギアＲ１をハウジング１２に固定することでリングギアＲ１の回転を固定して、出力軸Ｏ２をロックすることもできる。このように構成すれば、例えば従来の有段自動変速機に用いられるブレーキクラッチまたはブレーキバンドを流用することができる。
【００４８】
図１２〜図１７に本実施例における制御フローチャートを示す。この制御フローチャートは、先の実施例１で説明した図５〜図１０の各フローチャートの起動時処理と運転時の処理に、各動力源１、２がフリー状態になっていることを検出した場合の、警告ランプ点灯とロック機構１０の動作を追加した形となっている。これによって動力源がロック状態になった場合でも、フリー状態になった場合でも車両走行が可能となる。
【００４９】
ここでは、実施例１と異なる図１６の第２の動力源のみでの運転のフローチャートと、図１７の第１の動力源のみでの運転のフローチャートについて説明する。
【００５０】
第２の動力源２のみの運転処理では、図１６に示すように、ステップＳＴ７１の処理で第１の動力源１はロック状態になっているかを車両制御器５が判断し、ロック状態になっている場合はステップＳＴ７２の処理に進んで第１の動力源１がロック状態にあることを示すランプを点灯させる。一方、ステップＳＴ７１の処理で第１の動力源１がロック状態になっていない場合は、次のステップＳＴ７３の処理で第１の動力源１がフリー状態であることを示す警告ランプを点灯する。その後、ステップＳＴ７４の処理でロック機構１０をＯＮする。
【００５１】
そして、ステップＳＴ７５の処理で、第２の動力源２がロックしていないかを車両制御器５が判断する。ロックしていない場合は、次のステップＳＴ７６の処理に進め、ロックしている場合は、ステップＳＴ７９で走行不可ランプを点灯させる。走行不可ランプ点灯後、次のステップＳＴ８０の処理でキーオフされたか否かを車両制御器５が判断し、キーオフされた場合はステップＳＴ８１の処理に進んで第１の動力源１及び第２の動力源２の状態を記録して処理を終了し、キーオフされていない場合はステップＳＴ８０の処理を繰り返す。
【００５２】
ステップＳＴ７６の処理では、第２の動力源２がフリー状態になっていないかを車両制御器５が判断し、フリー状態になっていない場合は次のステップＳＴ７７に進み、フリー状態になっている場合はステップＳＴ７９の処理で走行不可ランプを点灯させる。
【００５３】
ステップＳＴ７７の処理では、キーオフされていないかを車両制御器５が判断し、キーオフされていない場合は、次のステップＳＴ７８で警告ランプで警告しながら運転者のアクセル開度信号に基づき、第２の動力源２のみを制御して車両を運行させる。キーオフされている場合は、先のステップＳＴ８１の処理に進める。
【００５４】
第１の動力源１のみの運転処理では、図１７に示すように、ステップＳＴ８２の処理で第２の動力源２がロック状態になっているかを車両制御器５が判断し、ロック状態になっている場合は、ステップＳＴ８３の処理で第２の動力源２がロック状態であることを示すランプを点灯させる。一方、ステップＳＴ８２の処理で第２の動力源２がロック状態になっていない場合は、次のステップＳＴ８４の処理で第２の動力源２がフリー状態であることを示す警告ランプを点灯する。その後、ステップＳＴ８５の処理でロック機構１０をＯＮする。
【００５５】
そして、ステップＳＴ８６の処理で、第１の動力源１がロックしていないかを車両制御器５が判断する。ロックしていない場合は、次のステップＳＴ８７の処理に進め、ロックしている場合は、ステップＳＴ９０で走行不可ランプを点灯させる。走行不可ランプ点灯後、次のステップＳＴ９１の処理でキーオフされたか否かを車両制御器５が判断し、キーオフされた場合はステップＳＴ９２の処理に進んで第１の動力源１及び第２の動力源２の状態を記録して処理を終了し、キーオフされていない場合はステップＳＴ９１の処理を繰り返す。
【００５６】
ステップＳＴ８７の処理では、第２の動力源２がフリー状態になっていないかを車両制御器５が判断し、フリー状態になっていない場合は次のステップＳＴ８８に進み、フリー状態になっている場合はステップＳＴ９０の処理で走行不可ランプを点灯させる。
【００５７】
ステップＳＴ８８の処理では、キーオフされていないかを車両制御器５が判断し、キーオフされていない場合は、次のステップＳＴ８９で警告ランプで警告しながら運転者のアクセル開度信号に基づき、第１の動力源１のみを制御して車両を運行させる。キーオフされている場合は、先のステップＳＴ９２の処理に進める。
【実施例３】
【００５８】
図２０は実施例３の燃料電池自動車の要部を示す構成図である。この実施例３の燃料電池自動車では、実施例１の構成に加えて、入力軸Ｉ１と入力軸Ｉ２を連結し、これらを同回転数で回転させるための連結機構１１を設けている。その他の構成は、実施例１と同一であり、同一の構成部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００５９】
燃料電池自動車では、第１の動力源１若しくは第２の動力源２がフリー状態になった時、実施例２に記載したように発進が不可能となる、また駆動輪９を所望の回転数に制御できないといった不都合が生じるが、図２３に示すように入力軸Ｉ１と入力軸Ｉ２を連結してサンギヤＳ１とサンギヤＳ２の回転数を同じ回転数に維持できれば、正常に制御できる動力源を制御することで駆動輪９の回転数を制御することができる。この時、フリー状態になっている他方の動力源と補機９は、目標とする駆動輪９の回転数と各ギヤの比率、正常に動作している動力源の回転数にしたがって決まる回転数で回転される形となる。
【００６０】
このように、本実施例では、動力源がロック状態になった場合でもフリー状態になった場合でも車両走行が可能となる。また、本実施例では、入力軸Ｉ１と入力軸Ｉ２を連結する構成としているが、出力軸Ｏ１と出力軸Ｏ２を連結するなど、入出力合わせて４系統のうちの２系等を連結すれば、正常に動作する動力源から駆動輪９を回転させることが可能となる。また、第２の実施例に比べて補機８と駆動輪９の双方が駆動可能であるので、状況に応じて燃料電池に燃料ガスを供給することが可能となる。
【００６１】
図２１及び図２２は、本実施例における制御フローチャートだが、実施例１で説明した図５〜図１０のフローチャートの起動時処理と運転時の処理にフリー状態になっていることを検出した場合の、警告ランプ点灯と連結機構１１の動作を追加した形となっている。なお、本実施例では、実施例２の図１２〜図１５で説明した処理とは同じであるため、その各フローチャートは図１２〜図１５を使用し、ここでは異なる図２１及び図２２のフローチャートのみ示す。
【００６２】
図２１のフローチャートでは、実施例２で説明したステップＳＴ７４の処理でロック機構１０をＯＮする処理を、連結機構１１をＯＮする処理（ステップＳＴ９３）に置き換えている。図２２のフローチャートでは、同じく実施例２で説明したステップＳＴ８５の処理でロック機構１０をＯＮする処理を、連結機構１１をＯＮする処理（ステップＳＴ９４）に置き換えている。
【実施例４】
【００６３】
図２４は、本発明に係る電動車両の車両動力伝達機構の実施例４を備えた燃料電池自動車の要部構成を示した構成図である。図２４において、本実施例の燃料電池自動車は、第１の動力源１と、第２の動力源２と、第１の動力源１の状態情報に基づいて第１の動力源１を制御する第１の制御器３と、第２の動力源２の状態情報に基づいて第２の動力源２を制御する第２の制御器４と、第１、第２の制御器３、４から状態情報を受信して、これらに制御指令を送信するとともに車両全体を制御する車両制御器５と、第１、第２の動力源１、２からそれぞれ動力を受けて、補機８及び駆動輪９に動力を分配する遊星歯車機構（動力分配機構）１６を備えている。
【００６４】
遊星歯車機構１６は、第１の動力源３１から動力が入力される入力軸Ｉ１、第２の動力源３２から動力が入力される入力軸Ｉ２、駆動輪９へ動力を出力する出力軸Ｏ１、補機８へ動力を出力する出力軸Ｏ２を備えている。
【００６５】
入力軸Ｉ２の外周部には歯溝が刻まれ、第２の動力源２の出力軸に固着されたギア６が入力軸Ｉ２の歯溝に噛み合うことにより、第２の動力源２から入力軸Ｉ２へ動力を伝達可能となっている。また、出力軸Ｏ２の外周部には歯溝が刻まれ、補機８の入力軸に固着されたギア７が出力軸Ｏ２の歯溝に噛み合うことにより、出力軸Ｏ２から補機８へ動力を伝達可能となっている。
【００６６】
また遊星歯車機構１６は、入力軸Ｉ１に固着されたサンギヤＳ３、入力軸Ｉ２に固着されたリングギヤＲ２、大歯車がサンギアＳ３とリングギアＲ２との間を公転しながら自転する二段歯車を用いたプラネタリピニオンＰ５及びＰ６、プラネタリピニオンＰ５及びＰ６を軸支するキャリアＣ２、キャリアＣ２から出力を取り出す出力軸Ｏ２、プラネタリピニオンＰ５及びＰ６の小歯車が噛み合うサンギアＳ４、プラネタリピニオンＰ５及びＰ６の小歯車が噛み合うリングギアＲ３、サンギアＳ４に固着され図示しないディファレンシャルギアを介して駆動輪９に動力を伝達する出力軸Ｏ１を備えている。
【００６７】
第１の制御器３で制御される第１の動力源１の出力は、入力軸Ｉ１に接続したサンギヤＳ３へ入力される。第２の制御器４で制御される第２の動力源２の出力は、ギヤ６を介して入力軸Ｉ２へ入力されリングギヤＲ２を回転させる。
【００６８】
二段歯車を用いたプラネタリピニオンＰ５およびプラネタリピニオンＰ６は、リングギヤＲ２、リングギヤＲ３、サンギヤＳ３、及びサンギアＳ４にそれぞれ噛み合っているため、これらの回転数とギヤ比によって自転と、リングギヤＲ２、リングギヤＲ３内を回転する公転の回転数が決まる。
【００６９】
ここで、プラネタリピニオンＰ５およびプラネタリピニオンＰ６は、サンギヤＳ４と出力軸Ｏ１を介して駆動輪９と最終的に接続されている。また、プラネタリピニオンＰ５およびプラネタリピニオンＰ６は、同時にキャリアＣ２、出力軸Ｏ２及びギヤ７を介して補機８と最終的に接続されているため、結果的に入力軸Ｉ１、入力軸Ｉ２のそれぞれ入力される動力を制御することで、駆動輪９と補機８とを所望の回転数に制御することができる。
【００７０】
なお、入力軸Ｉ１と入力軸Ｉ２は、同軸状に構成されており、出力軸Ｏ１と出力軸Ｏ２も同軸状に構成されている。また、プラネタリピニオンＰ５とプラネタリピニオンＰ６は、サンギヤＳ３およびサンギヤＳ４とリングギヤＲ２およびリングギヤＲ３の間に、等しい形状のものを２つ入れるという意味であり、プラネタリピニオンの数は２に限らず、３，４等でもよい。
【００７１】
本実施例では、遊星歯車機構１６を２段構成にし、２段目のリングギヤＲ３とハウジング１２の間には、リングギアＲ３の回転を止めるクラッチ（或いはブレーキ）１３が設けられている。車両制御器５は、第１の動力源１もしくは第２の動力源２のどちらか一方がフリー状態になったことを第１の制御器３もしくは第２の制御器４を通じで検出し、図示しない制御器からリングギヤＲ３とハウジング１２の間に入っているクラッチ１３を接続して、補機８に最終的に連結される出力軸Ｏ２及び出力軸Ｏ２に連結されているリングギヤＲ３の回転を固定する。こうすることで図２５に示すようにフリー状態になっていない動力源を用いて補機８の駆動と駆動輪９の駆動が可能で、燃料電池自動車の場合、補機８によって燃料電池へ空気を供給して燃料電池の発電を継続しながら車両走行が可能となる。
【００７２】
第１の動力源１または第２の動力源２の一方がロック状態の場合は、その部分の回転が固定されるので他方を回転駆動させることで補機８と駆動輪９の両方を駆動することが可能なので、燃料電池自動車の場合、フリー状態と同様に補機８を稼動させ発電をしながらの車両走行が可能となる。
【００７３】
図２６は、本発明に係る電動車両の車両動力伝達機構の実施例４の変形例１の構成を示した構成図である。本変形例は、図２４に示した実施例４の構成に、ギア７と補機８との間の動力伝達を断続することができるクラッチ４０を追加した構成となっている。車両制御器５は、車両状態に応じて、クラッチ４０の断続を行うように制御する。
【００７４】
実施例４において第１の動力源１または第２の動力源２の一方がフリー故障し、固定専用のクラッチ１３を接続してリングギヤＲ３の回転を固定して車両を後退させる場合には、図２７に示すようにキャリアＣ２に接続されている補機８も逆回転することとなる。燃料電池自動車で補機８が空気圧縮機の場合、逆回転させると補機出力側から空気を吸い上げる状態となり、補機８の出力側についている機器（例えば燃料電池）に悪影響を与える可能性がある。この時は車両制御器５の指令によりクラッチ４０を切り離し、補機８の逆回転を防止すればよい。補機８の停止により燃料電池での発電ができなくなるが蓄電装置の電力でフリー状態になっていない動力源を駆動することで車両走行が可能となる。
【００７５】
図２８は、本発明に係る電動車両の車両動力伝達機構の実施例４の変形例２の構成を示した構成図である。本変形例は、図２４に示した実施例４の構成に、補機（コンプレッサ）８の出力側配管４２にバルブ４３を追加した構成となっている。車両制御器５は、車両状態に応じて、バルブ４３の開閉を行うように制御する。
【００７６】
実施例４の本変形例において、第１の動力源１または第２の動力源２の一方がフリー故障し、固定専用クラッチ１３でリングギヤＲ３の回転を固定して車両を後退させる場合、図２７示すようにキャリアＣ２に接続されている補機８も逆回転する状態の時に、車両制御器５からバルブ４３を開く指令を出す。これにより、バルブ４３から外気を取り込み、補機出力側にある機器に負圧がかかることを防止することができる。バルブ４３の外気側に図示しないフィルター等を設けておけば異物の配管への混入も防ぐことができる。これにより燃料電池での発電はできなくなるが蓄電装置の電力でフリー状態になっていない動力源を駆動することで車両走行が可能となる。
【実施例５】
【００７７】
図２９は実施例５の燃料電池自動車の要部を示す構成図、図３０〜図３７は実施例５の制御フローチャート、図３８は各機器の動作状態を模式的に示す図である。
【００７８】
なお、図３０〜図３７に示す制御フローチャートは、実施例２で説明した図１２〜図１７のフローチャートの処理に第３の動力源による運転動作を追加した形となっている。制御フローチャートの動作説明は、実施例２と異なる部分についてのみ説明するものとする。
【００７９】
本実施例の燃料電池自動車では、動力分配機構として用いる遊星歯車機構１６の構成を実施例１のものとは異なる構成とし、第１の動力源３１、第２の動力源３２に加えて第３の動力源３３を設けている。また、この第３の動力源３３を制御すると共にその駆動状態を監視する第３の制御器３６を設けている。
【００８０】
図２９において、本実施例における遊星歯車機構１６は、第１の動力源３１から動力が入力される入力軸Ｉ１、第２の動力源３２から動力が入力される入力軸Ｉ２、第３の動力源３３から動力が入力される入力軸Ｉ３、駆動輪９へ動力を出力する出力軸Ｏ１、補機８へ動力を出力する出力軸Ｏ２を備えている。
【００８１】
また遊星歯車機構１６は、入力軸Ｉ１に固着されたサンギヤＳ３、入力軸Ｉ２に固着されたリングギヤＲ２、大歯車がサンギアＳ３とリングギアＲ２との間を公転しながら自転する二段歯車を用いたプラネタリピニオンＰ５及びＰ６、プラネタリピニオンＰ５及びＰ６を軸支するキャリアＣ２、キャリアＣ２から出力を取り出す出力軸Ｏ２、プラネタリピニオンＰ５及びＰ６の小歯車が噛み合うサンギアＳ４、プラネタリピニオンＰ５及びＰ６の小歯車が噛み合うリングギアＲ３、サンギアＳ４に固着され図示しないディファレンシャルギアを介して駆動輪９に動力を伝達する出力軸Ｏ１を備えている。
【００８２】
第１の制御器３４で制御される第１の動力源３１の出力は、動力分配機構の入力軸Ｉ１となりサンギヤＳ３へ入力される。第２の制御器３５で制御される第２の動力源３２の出力は、ギヤ３８を介して入力軸Ｉ２へ入力されリングギヤＲ２を回転させる。また、第３の制御器３６で制御される第３の動力源３３の出力は、ギア３９を介して入力軸Ｉ３へ入力されリングギヤＲ３を回転させる。
【００８３】
二段歯車を用いたプラネタリピニオンＰ５およびプラネタリピニオンＰ６は、リングギヤＲ２、リングギヤＲ３、サンギヤＳ３、及びサンギアＳ４にそれぞれ噛み合っているため、これらの回転数とギヤ比によって自転と、リングギヤＲ２、リングギヤＲ３内を回転する公転の回転数が決まる。
【００８４】
ここで、プラネタリピニオンＰ５およびプラネタリピニオンＰ６は、サンギヤＳ４と出力軸Ｏ１を介して駆動輪９と最終的に接続されている。また、プラネタリピニオンＰ５およびプラネタリピニオンＰ６は、同時にキャリアＣ２、出力軸Ｏ２及びギヤ７を介して補機８と最終的に接続されているため、結果的に入力軸Ｉ１、入力軸Ｉ２、入力軸Ｉ３のそれぞれ入力される動力を制御することで、駆動輪９と補機８とを所望の回転数に制御することができる。
【００８５】
なお、入力軸Ｉ１と入力軸Ｉ２は、同軸状に構成されており、入力軸Ｉ３と出力軸Ｏ１と出力軸Ｏ２も同軸状に構成されている。また、プラネタリピニオンＰ５とプラネタリピニオンＰ６は、サンギヤＳ３およびサンギヤＳ４とリングギヤＲ２およびリングギヤＲ３の間に、等しい形状のものを２つ入れるという意味であり、プラネタリピニオンの数は２に限らず、３，４等でもよい。
【００８６】
この場合、図３８に模式的に示すように第１の制御器３４、第２の制御器３５、第３の制御器３６によって第１の動力源３１、第２の動力源３２、第３の動力源３３を適切な回転数に制御することで、補機８と駆動輪９を所望の回転数に制御することができる。直線は、各機器の回転数の組み合わせを示す線であるが、各動力源の回転数に対する補機８と駆動輪９の回転数は各ギヤのギヤ比によって決定される。
【００８７】
車両起動時には、図３０のフローチャートに示すように、第１の制御器３４、第２の制御器３５、第３の制御器３６が記録している前回キーオフ時に各動力源がロック状態若しくはフリー状態になっていなかったかを車両制御器５が判別し（ステップＳＴ１０２〜１０７）、全ての動力源がロック状態若しくはフリー状態になっていないことを確認して、走行許可ランプを点灯した後（ステップＳＴ１０８）、起動を完了する（ステップＳＴ１０９）。
【００８８】
そして、車両起動時において、前回キーオフ時に何れか１系統の動力源がロック状態若しくはフリー状態になっていた場合、図３１、図３２及び図３３に示すように当該動力源３１、３２、３３がロック状態若しくはフリー状態にあることを示すランプが点灯した後に（ステップＳＴ１１１、１２６、１２７、１３８、１３９、１４３）、走行を許可する。
【００８９】
また、運転中に１系統の動力源がロック状態若しくはフリー状態になった場合にも警告ランプを点灯し、他の制御可能な動力源２系統の回転数を調整することで車両運転を行う（ステップＳＴ１２２、１３４、１４２）。
【００９０】
このように、本実施例の燃料電池自動車では、何れか１系統の動力源がロック状態、フリー状態の何れの状態でも、正常に機能する残り２系統の動力源を制御し、回転数差をつけることで駆動輪９を所望の回転数に制御することができる。
【００９１】
車両起動時に、前回キーオフ時に２系統の動力源がロック状態若しくはフリー状態になっていた場合、運転中２系統の動力源がロック状態若しくはフリー状態になった場合には、図３１から図３７に示すように走行不可ランプを点灯させ、運転者に走行できないことを知らせる。そして、どの状態においても図示しない車両のキーをオフすることで第１の動力源１の状態を第１の制御器３に、第２の動力源２の状態を第２の制御器４に、第３の動力源３３の状態を第３の制御器３６に記録して車両運転を終了する。
【実施例６】
【００９２】
図３９は、本発明に係る電動車両の車両動力伝達機構の実施例６を備えた燃料電池自動車の要部構成を示した構成図である。図１に示した実施例１の電動車両の車両動力伝達機構に対して、本実施例では、第１の動力源１及び第２の動力源２として、等しいサイズ及び等しい最大出力のモータを用いる。これらの動力源の駆動制御は制御器３で行い、制御器３内には、共通の１２Ｖ系電源による制御コントロール部と、第１の動力源１を駆動するインバータ等の電力制御回路を含む駆動部２１、第２の動力源２を駆動するインバータ等の電力制御回路を含む駆動部２２を備えた強電素子部を１つのユニットに内蔵する。その他の構成は、図１に示した実施例１と同様であるので、同じ構成要素には同じ符号を付与して説明を省略する。
【００９３】
この結果、制御器３は別々に配置するよりも、小型化を図ることが可能となる。特にインバータ等の電力制御回路を構成する半導体素子、例えばＩＧＢＴ素子などの強電素子は、最大出力電流をパラメータとして、電流が増加するに連れて階段状にサイズ、コストが跳ね上がっているため、乗用車駆動用モータ程度の負荷電流範囲の階段部近傍での運転点を考慮すると、特に小型化の効果が大きい。
【００９４】
同時に、第１の動力源１、第２の動力源２であるモータも同一形状、同一最大出力の等しい規格の物を使用するので、磁石などの高価な部品に対して共通化が図れ、コスト低減が可能となるうえ、従来の構成に比べて、車両走行用のモータに関しては小型化が図れ、補機駆動用のモータに関しては相対的に大型化することで出力が増大する。
【００９５】
車両起動時には、図３９の制御器３が第１、第２の動力源１，２の状態情報として記録している前回キーオフ時に各動力源がロック状態になっていなかったかを車両制御器５が判別し、両方の動力源１，２がロック状態になっていないことを確認して、走行許可ランプを点灯し、起動を完了する。
【００９６】
ここで第１の動力源１が発生する出力は、サンギヤＳ１、サンギヤＳ２、プラネタリピニオンＰ１、プラネタリピニオンＰ２、プラネタリピニオンＰ３、プラネタリピニオンＰ４、リングギヤＲ１からなる遊星歯車機構１５の入力軸Ｉ１へ入力され、入力軸Ｉ１に接続されたサンギヤＳ１を駆動する。また、第２の動力源２が発生する出力は、第１の動力源１を貫通して入力軸Ｉ２へ入力され、入力軸Ｉ２に接続されたサンギヤＳ２を駆動する。プラネタリピニオンＰ２およびプラネタリピニオンＰ４は、サンギヤＳ１とプラネタリピニオンＰ１およびプラネタリピニオンＰ３を介したサンギヤＳ２の回転、各ギヤのギヤ比によって自転とリングギヤＲ１内を回転する公転の回転数が決まる。
【００９７】
同時にリングギヤＲ１の回転数もこれらのプラネタリピニオンの回転数によって決まる。ここで、プラネタリピニオンＰ１、プラネタリピニオンＰ２、プラネタリピニオンＰ３およびプラネタリピニオンＰ４は、キャリアＣ１、出力軸Ｏ１を介して最終的に駆動輪９に接続されており、リングギヤＲ１は出力軸Ｏ２、ギヤ７を介して最終的に補機８と接続されているため、結果的に入力軸Ｉ１と入力軸Ｉ２へ入力される動力を制御することで駆動輪９と補機８の回転が所望の回転数に制御できる。
【００９８】
ここで、入力軸Ｉ１と入力軸Ｉ２、出力軸Ｏ１と出力軸Ｏ２は、図３９中では同軸状に構成されていることが好ましいが、本実施例は、第１の動力源１と第２の動力源２とを同サイズ、同出力の物を使用すれば、その配置位置を制限するものではない。
【００９９】
また、プラネタリピニオンＰ１とプラネタリピニオンＰ３は等しいギヤをサンギヤＳ１とリングギヤＲ１の間に２つ入れる意味であり、プラネタリピニオンＰ２とプラネタリピニオンＰ４もサンギヤＳ２とプラネタリピニオンＰ２、Ｐ４との間に等しいギヤを２つ入れる意味である。
【０１００】
次に、図４０〜図４３を参照して、実施例６の変形例１を説明する。変形例１は、複数の動力源を同軸状に配置する同軸構造をもつことが特徴である。本変形例では、図３９に示した遊星歯車機構１５のサンギアＳ２を入力軸Ｉ１，サンギアＳ１を出力軸Ｏ１，リングギアＲ１を入力軸Ｉ２，キャリアＣ１を出力軸Ｏ２としている。
【０１０１】
この結果、本変形例の軸構成は、図４１に示すように、遊星歯車機構１５の左右に、それぞれに入力軸と出力軸を１組ずつ配置する構成となっている。この軸構成下での第１の動力源１と第２の動力源２とを平均化しない場合の参考例の軸構成を図４０に示す。
【０１０２】
図４０と図４１から明らかなように、同様の軸構成であっても、使用するモータの形状及び最大出力を統一して、共通化することでスペース効率を増大することができる。
【０１０３】
更に、主として車両走行駆動用のモータ、主として補機駆動用モータ、車両動力伝達機構をそれぞれ多軸配置をする構成と本発明の同軸配置構成を比較して、モータコンパートメント内などの狭い空間に配置する場合にスペース効率を向上できる。
【０１０４】
多軸配置の場合と同じ占有空間で考えると、同軸配置では実効モータ径を相対的に大径にできるため、モータ半径Ｄとモータ長さＬの関係から一般に示される性能指標である、Ｄ＾２＊Ｌ（半径の２乗掛ける長さ）が増大し、容積出力密度が上がる。このため、同一出力性能を出すのであれば、モータを小型化して同軸配置をすることで、実装容積を縮小化できる。
【０１０５】
図４２、図４３は実施例６における各状態での動作状況を模式的に示す図である。図４２に模式的に示すように、サンギアＳ２を入力軸Ｉ１，サンギアＳ１を出力軸Ｏ１，リングギアＲ１を入力軸Ｉ２，キャリアＣ１を出力軸Ｏ２としている軸構成において、制御器３によって第１の動力源１、第２の動力源２を適切な回転数に制御することで、補機８と駆動輪９が所望の回転数に制御できる。直線は各機器の回転数の組み合わせを示す線であるが、第１の動力源１、第２の動力源２の回転数に対する補機８と駆動輪９の回転数は各ギヤのギヤ比によって決定される。
【０１０６】
車両起動時に、前回キーオフ時にどちらか一方にロック状態になっていた動力源があれば、例えば動力源１がロック状態になっていた場合、第１の動力源１（図中ではＳ２）がロック状態にあることを示すランプが点灯した後に、走行を許可する。また、車両運転時にも第１の動力源１と第２の動力源２の状態を把握し、いずれかがロック状態になった場合は動作する動力源のみの運転に切り替えられる。この時、運転時にロック状態になっている動力源の回転数は０に固定されるため、他方の制御可能な動力源の回転数を調整することで車両走行は可能となる。第１の動力源１がロック状態になっている場合の動作状態を図４３に示す。
【０１０７】
次に、実施例６及びその変形例における第１の動力源１と第２の動力源２との制御方法として以下の図４４〜図４７のモータ動作図を用いて説明する。
【０１０８】
これらの図は、複数の動力源から遊星歯車機構を介して複数の出力を得る電動車両の車両動力伝達機構に用いる、主として車両走行駆動用に動力を供給する動力源としてのモータと、主として補機駆動用の動力を供給する動力源としてのモータの動作を示すものである。
【０１０９】
複雑な運転シーンの中で、本発明の効果を説明するにあたり、燃料電池車両における特徴的な動きの例として、渋滞中の運転において車両アイドル停止時から、発進、停止を繰り返す例について述べる。
【０１１０】
図４４は従来例でのモータ動作を示す図で、車両走行駆動用のモータ、補機駆動用のモータがそれぞれの出力軸に独立して接続されている場合において、車両走行駆動用のモータ（第１の動力源１）と補機駆動用モータ（第２の動力源２）の走行時の出力と動作の関係の一例を示す。第１の動力源１、第２の動力源２とも、小加速の走行（Ａ，Ｃ，Ｅ）と、停止（Ｂ，Ｄ，Ｆ）とを繰り返す動作となる。
【０１１１】
この時のモータ動作における、一般的なモータの効率点マップ上の動きを示したのが図４５である。実線で示す第１の動力源１の等効率線は、車両走行駆動用であるので大出力、高回転運転を要求される場合が多く、破線で示す第２の動力源２と比較して最大出力が大きくなる傾向にあるため、モータの体格が大きく、高効率領域（いわゆる、“効率の目玉”）の点が高回転、高トルク側に存在する。このようなモータが渋滞時の運転に見られるような、小加速と停止を繰り返すため、効率運転点としては結果として低効率点領域を動くこととなる。
【０１１２】
破線で示した第２の動力源２に関しても、燃費向上策として、アイドルストップを行う場合などには車両停止に伴い補機の運転を停止する。このため、運転パターンは第１の動力源１と同様に小出力運転と停止を繰り返すため、同様に効率運転点としては、高効率領域を外れた、低効率点での運転となる場合が多い。
【０１１３】
これら課題の対応のため、本発明の実施例６での効果を示した図が、図４６，４７である。図４６はモータの動作図、図４７はモータの効率点マップ上の動きを示している。
【０１１４】
上記電動車両の車両動力伝達機構において、第１の動力源１及び第２の動力源２の２つのモータの形状及び最大出力を平均化或いは同一化しかつ、上記のような、渋滞中の運転において車両アイドル停止時から、発進、停止を繰り返す場合のような車両低負荷運転時に、複数の動力源のうち、１つの動力源のみを駆動する。
【０１１５】
本実施例では入力は２系統で記載しているので、第２の動力源２（主として補機駆動用の動力を供給する動力源としてのモータ）のみの駆動を例として示す。
【０１１６】
本発明の電動車両の車両動力伝達機構により、図４３に示すような第１の動力源１（Ｓ２）ロック状態と同じ動作をさせることで、第１の動力源１を停止し、第２の動力源２のモータのみで車両走行駆動と補機駆動を行うことで、作動させるモータ（この場合、第２の動力源２）への要求出力、トルクが従来運転における第１の動力源１と第２の動力源２との和となり、結果として動作時の出力が増大することと、実施例６で示したように第１の動力源１と第２の動力源２のモータのサイズが平均化することで、両者のモータが同一サイズ化し、これに伴い、モータのいわゆる“効率の目玉“領域が車両走行駆動用に比べて低回転、低トルク領域に下がってくることを鑑みた結果、図４７の点Ｂ，Ｄ，Ｆに示すようにモータの運転領域がモータの高効率点である、いわゆる“効率の目玉“領域で運転することが可能となる。これにより、渋滞中の発進、停止を繰り返すような運転シーンでの車両燃費を向上することが可能となっている。
【０１１７】
具体例として、従来構成は駆動用１５０ｋＷ＋補機用５０ｋＷの２モータ構成、本発明の構成では１００ｋＷ＋１００ｋＷの２モータ構成とすることを考える。
【０１１８】
燃料電池車両の特徴として、車両走行駆動で要求される出力と、補機駆動に要求される出力は独立して要求、制御される。このため例えば渋滞時のような、アイドルストップを行いながら走行−停止を繰り返し行うようなシーンでは、従来では（例えば）駆動用３０ｋＷ（最大出力に対して２０％）、補機用２０ｋＷ（最大出力に対して４０％）のオン／オフ運転となるところを、駆動用モータを動作させずに補機モータのみを５０ｋＷ（最大出力に対して５０％）運転することで、モータ出力のより効率の高い運転点を使うことができる。
【０１１９】
尚、以上説明した実施例は、本発明の理解を容易にするために記載された物であって、本発明を限定する為に記載された物ではない。従って、上記の実施例に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属するすべての設計変更をも含む趣旨である。
【０１２０】
たとえば、実施例６で記載している入力、出力の数はすべて２入力、２出力の場合についてのみ述べているが、その個数は入力，出力とも３、４と増加してもその機能の低下は無く、個数が増えることで、かえって故障時の他機能への寄与分担率が下がるので、故障時や制御時の性能を向上することができる。
【０１２１】
同様に、図３９において示している、２入力，２出力の軸の関係は固定される物ではなく、遊星歯車機構内のギア、ピニオンの構成を変更することで軸の位置関係や入出力軸性能を可変することができる。
【０１２２】
実施例６では、車両走行負荷が低負荷時に第１の動力源１側を停止する内容で記載したが、これは第２の動力源２側を停止することを制限する物ではなく、更には３つ以上の動力源がある場合に、任意の動力源を止める方法も可能である。
【０１２３】
また、実施例６で示したモータにおける効率マップは一般的な一例であり、その効率に関しては特別にモータ性能を規制するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】実施例１の燃料電池自動車の要部を示す構成図である。
【図２】実施例１の燃料電池自動車において、通常運転状態時の動作状態を示す図である。
【図３】実施例１の燃料電池自動車において、第１の動力源ロック状態時の動作状態を示す図である。
【図４】実施例１の燃料電池自動車において、第２の動力源ロック状態時の動作状態を示す図である。
【図５】実施例１の燃料電池自動車において、起動時の制御処理を示すフローチャートである。
【図６】実施例１の燃料電池自動車において、図５のフローチャートの続きを示すフローチャートである。
【図７】実施例１の燃料電池自動車において、図５のフローチャートのさらに続きを示すフローチャートである。
【図８】実施例１の燃料電池自動車において、運転中の制御処理を示すフローチャートである。
【図９】実施例１の燃料電池自動車において、第２の動力源のみでの運転処理を示すフローチャートである。
【図１０】実施例１の燃料電池自動車において、第１の動力源のみでの運転処理を示すフローチャートである。
【図１１】実施例２の燃料電池自動車の要部を示す構成図である。
【図１２】実施例２の燃料電池自動車において、起動時の制御処理を示すフローチャートである。
【図１３】実施例２の燃料電池自動車において、図１２のフローチャートの続きを示すフローチャートである。
【図１４】実施例２の燃料電池自動車において、図１２のフローチャートのさらに続きを示すフローチャートである。
【図１５】実施例２の燃料電池自動車において、運転中の制御処理を示すフローチャートである。
【図１６】実施例２の燃料電池自動車において、第２の動力源のみでの運転処理を示すフローチャートである。
【図１７】実施例２の燃料電池自動車において、第１の動力源のみでの運転処理を示すフローチャートである。
【図１８】実施例２の燃料電池自動車において、ロック機構ＯＮ状態における動作状態を示す図である。
【図１９】実施例２の変形例の燃料電池自動車の要部を示す構成図である。
【図２０】実施例３の燃料電池自動車の要部を示す構成図である。
【図２１】実施例３の燃料電池自動車において、第２の動力源のみでの運転処理を示すフローチャートである。
【図２２】実施例３の燃料電池自動車において、第１の動力源のみでの運転処理を示すフローチャートである。
【図２３】実施例３の燃料電池自動車において、連結状態における動作状態を示す図である。
【図２４】実施例４の燃料電池自動車の要部を示す構成図である。
【図２５】実施例４の燃料電池自動車において、固定専用部位を固定した状態の動作状態図である。
【図２６】実施例４の燃料電池自動車において、補機入力軸にクラッチを設けて補機逆回転を防止する例を示す要部構成図である。
【図２７】実施例４の燃料電池自動車において、固定専用部位を固定して車両後退している状態の動作状態図である。
【図２８】実施例４の燃料電池自動車において、補機（コンプレッサ）下流に開閉弁を設け、補機逆回転時に補機下流に負圧がかかることを防止した構成を説明する図である。
【図２９】実施例５の燃料電池自動車の要部を示す構成図である。
【図３０】実施例５の燃料電池自動車において、起動時の制御処理を示すフローチャートである。
【図３１】実施例５の燃料電池自動車において、図３０のフローチャートの続きを示すフローチャートである。
【図３２】実施例５の燃料電池自動車において、図３０のフローチャートのさらに続きを示すフローチャートである。
【図３３】実施例５の燃料電池自動車において、図３０のフローチャートのさらに続きを示すフローチャートである。
【図３４】実施例５の燃料電池自動車において、運転中の制御処理を示すフローチャートである。
【図３５】実施例５の燃料電池自動車において、第２の動力源及び第３の動力源での運転処理を示すフローチャートである。
【図３６】実施例５の燃料電池自動車において、第２の動力源及び第３の動力源での運転処理を示すフローチャートである。
【図３７】実施例５の燃料電池自動車において、第１の動力源及び第２の動力源での運転処理を示すフローチャートである。
【図３８】実施例５の燃料電池自動車における動作状態を示す図である。
【図３９】実施例６の燃料電池自動車の要部を示す構成図である。
【図４０】第１の動力源と第２の動力源の寸法及び出力が異なる参考例のレイアウト図である。
【図４１】実施例６の燃料電池自動車において、動力分配機構を挟んで第１の動力源と第２の動力源とを同軸配置した例を示すレイアウト図である。
【図４２】実施例６の燃料電池自動車における動作状態を示す図である。
【図４３】実施例６の燃料電池自動車において、第１の動力源ロック状態時の動作状態を示す図である。
【図４４】図４０の参考例における短時間の走行停止繰り返し時のモータ動作図である。
【図４５】図４０の参考例における短時間の走行停止繰り返し時のモータ効率を示す動作図である。
【図４６】実施例６の燃料電池自動車における短時間の走行停止繰り返し時のモータ動作図である。
【図４７】実施例６の燃料電池自動車における短時間の走行停止繰り返し時のモータ効率を示す動作図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１、３１…第１の動力源
２、３２…第２の動力源
３、３４…第１の制御器
４、３５…第２の制御器
５、３７…車両制御器
６、７…ギヤ
８…補機
９…駆動輪
１０…ロック機構
１１…連結機構
１２…ハウジング
１３…クラッチ
１５、１６…遊星歯車機構（動力分配機構）
３３…第３の動力源
３６…第３の制御器
Ｓ１、Ｓ２…サンギヤ
Ｃ１、Ｃ２…キャリア
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３…リングギヤ
Ｐ１〜Ｐ６…プラネタリピニオン
Ｉ１〜Ｉ３…入力軸
Ｏ１、Ｏ２…出力軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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